4.2.2. Причины возникновения пожаров в горных выработках.

Источником внешнего теплового импульса подземных пожаров чаще всего являются:

1) неисправные электрооборудование и кабельные сети;

2) взрывные работы, последствия выгорания ВВ из-за неправильного заряжания скважин и шпуров, использования нестандартных ВВ и применения накладных зарядов;

3) газоэлектросварочные работы при нарушении правил ведения их;

4) трение канатов о дерево (шпалы, крепь и т. д.) и по полезному ископаемому, конвейерной ленты о невращающиеся роликоопоры и пробуксовывающие барабаны, трение в неисправных и несмазанных подшипниках и редукторах;

5) загорание метана в очаге самовозгорания, возникшего в глубине выработанного пространства, и передача пламени в атмосферу горной выработки;

6) трение зубков буров проходческих и добывающих машин об уголь и особенно о твердые включения, чаще всего сульфиды (прослои колчедана).

Наибольшее число экзогенных пожаров в угольных шахтах возникает от токов короткого замыкания в кабелях (50-60%) и от неисправности электрооборудования (18-20 %).

При взрывных работах по углю и серной руде даже при соблюдении паспортных условий возможны загорания метана, пыли и мелких кусочков угля и серы вследствие теплового импульса взрыва, особенно при прорыве в призабойное пространство раскаленных газов и горящего ВВ по трещинам в массиве естественного происхождения или возникших при ведении горных работ. Широкое применение ленточных конвейеров на шахтах повлекло за собой увеличение числа подземных пожаров от трения ленты о невращающиеся роликоопоры, пробуксовывающие барабаны и элементы конструкций и крепи. Опасность этих пожаров велика в связи с «растаскиванием» его при движении ленты со скоростью 1,8-3,2 м/с и более. В последние годы лента заменяется на трудновоспламеняющуюся.

Газоэлектросварочные работы обычно ведутся на свежей струе в выработках, по которым подается воздух, что способствует быстрому развитию пожара.

Ряд крупных пожаров, на ликвидацию которых затрачиваются большие силы и средства, независимо от перечисленных первопричин, развивается прежде всего из-за отсутствия в местах их возникновения средств пожаротушения, а также из-за неподготовленности персонала шахт.

Особенности протекания подземного пожара заключаются в ограничении его воздушным потоком и стенками горных выработок. Вследствие первой особенности состав рудничной атмосферы претерпевает существенные изменения, которые зависят от температуры в очаге пожара. Даже при деятельном разбавлении пожарных газов массовая концентрация кислорода снижается до 12 %, а объемная доля окиси углерода достигает 0,5-1 %. При температуре 1200°С массовая концентрация кислорода приближается к нулю. Время разгорания пожара в горных выработках зависит от скорости вентиляционной струи, влажности крепи и других условий.

Стенки выработок накапливают большие количества тепла, что обеспечивает передачу теплового импульса на большие расстояния по струе и создает теплокумулятивный эффект - взаиморазогрев теплоизлучением противоположных стенок выработок. Для ограничения распространения пожара по вентиляционной струе необходимо, в отличие от пожара на поверхностном объекте, охладить поток пожарных газов и стенки выработок. Рудничный пожар в горных выработках площадью сечения 6-12 м² при скорости вентиляционной струи l,7 м/с распространяется как по ее ходу, так и навстречу ей, хотя и медленно; при скорости вентиляционной струи более 1,7 м/с - только по ходу воздушной струи. Распространение пожара навстречу вентиляционному потоку происходит по обычному механизму: нагрев - подготовка к горению - возгорание - горение. По ходу вентиляционной струи скорость распространения пожара может быть весьма значительной и пропорциональной скорости воздушного потока. При высокой температуре в очаге из-за отсутствия кислорода в отходящих газах горения не наблюдается, а происходит коксование и возгонка горючих материалов.

Ограничение подземного пожара стенками выработок и вентиляционной струёй позволяет использовать это обстоятельство для борьбы с пожаром путем вентиляционных маневров. Так, изменяя многократно направление вентиляционной струи с малым содержанием кислорода, удавалось тушить пожары.